반전된 분할 링 공진기 배열과 YIG 박막으로 구성된 평면 혼성 구조의 광자-마그논 결합

Abstract

본 연구는 마이크로 스트립 라인 기술에 2차원 평면 형상의Inverted Split Ring Resonator 1차원 배열을 적용하여 YIG와 하이브리드 결합 구조를 통한 광자-마그논 결합을 연구하였다. ISRR 1차원 배열의 광자 모드와 YIG의 마그논 모드 사이에 강한 anti-crossing 상호작용이 다중으로 발생함을 실험적으로 관찰하고 밝혀냈다. 단일 ISRR과 달리 ISRR 1차원 배열의 주기적 성질에 의하여 발생하는 다중 공진과 약한 세기의 마그논 모드가 anti-crossing 효과를 통해 신호의 강한 증폭 및 강한 결합이 일어나게 되는 결과를 얻었다. 이로부터 얻은 결과를 결합된 조화 진동자 모델을 통하여 결합 강도를 정량적으로 측정하고 해석함으로써 다중 결합 현상을 밝혀냈다. ISRR 1차원 배열을 통해 넓은 주파수 영역에서 흡수가 강하게 다중으로 일어나기 때문에 광자-마그논 상호작용이 일어나는 영역 역시 매우 넓어지게 된다. 이는 고주파로 주파수 가용 대역을 넓히고 있는 정보 통신 분야의 수요를 충족하고, 일관된 양자 효과를 넓은 주파수 대역에 적용함으로써 효율적인 정보 전달의 가능성을 제시하였다.